[发明专利]一种基于显式数值积分的电力系统暂态稳定仿真方法

摘要

本发明公开了一种适用发电机采用二阶模型，基于显式数值积分的电力系统暂态稳定仿真方法。现有的电力系统暂态稳定数值积分方法存在计算量大，计算速度不能满足电力系统在线计算要求的缺点。与已有的电力系统暂态稳定数值积分方法相比，本发明利用功角的二阶导数存在解析表达式的特点，推导出了局部截断误差为的发电机转子运动方程显式二阶单步积分公式，而计算量则与局部截断误差为的显式欧拉法相当；本发明还利用当发电机采用二阶模型描述时，求解网络代数方程组只需要先求出功角的特点，每一积分步只需求解一次微分-代数方程。该发明显著提高了基于显式数值积分的暂态稳定仿真计算的速度，所述方法相当于改进欧拉法的二分之一。

主权项

1.一种基于显式数值积分的电力系统暂态稳定仿真方法，该方法适用于发电机采用二阶模型时的情形，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：输入系统的原始参数和信息，进行潮流计算并计算各发电机电磁功率及各发电机状态变量功角和角频率的初值，得到初值、和，其中i=1，2，…，其中为发电机台数；步骤2：形成描述系统暂态过程的微分方程和网络代数方程,并进行网络代数方程因子表分解；步骤3：置暂态稳定计算初值时刻，确定暂态稳定计算采用的积分步长h，进行暂态稳定仿真计算；步骤4：判断是否有故障或操作发生；若无，则转向步骤7；若有则执行步骤5；步骤5：依据故障或操作情况，修改网络代数方程的因子表；步骤6：求解网络代数方程，得到时刻的运行变量，包括节点电压、注入网络的电流及各发电机电磁功率；步骤7 ：根据时刻的各发电机电磁功率和各发电机状态变量功角、角频率，按如下式计算得到时刻的各发电机功角，其中，为系统同步角频率，为各台发电机阻尼系数，为各台发电机惯性时间常数，为各台原动机机械功率；步骤8：求解网络代数方程并计算各发电机电磁功率；步骤9：按如下式计算得到时刻的各发电机角频率，此时得到了时刻各发电机的、和；步骤10：判断系统是否稳定，即任意两台发电机的最大相对摇摆功角是否大于某一给定值，若是执行步骤13；否则，执行步骤11;步骤11：将仿真时间推进一个步长，令；步骤12：判断是否到达事先给定的仿真时间；若则执行步骤13，否则返回步骤4；步骤13：输出计算结果并结束计算。